实验十 2-甲基-2-丁烯的制备和气相色谱含量的测定

1、实验十 2-甲基-2-丁烯的制备和气相色谱含量的测定一、实验目的1掌握醇的消除反应的原理及烯烃的制备方法。2掌握分馏、分液漏斗、液体有机化合物的干燥及蒸馏的操作。3掌握产物用气相色谱的检测方法。二、基本原理烯烃的工业制备是石油的裂解，主要可以得到乙烯、丙烯、丁烯等。对于指定结构的烯烃，通常采用卤代烃脱卤化氢或醇脱水等方法来制备。醇在硫酸或磷酸等酸性催化剂存在下经加热失去一分子水得到烯烃：醇脱水的反应比较复杂，制备的烯烃只限于一些低级的烯烃，如果制备高级的烯烃就会有很多的副反应发生，产率不高。醇在酸性条件下的脱水反应是经过碳正离子中间体进行的，如果结构允许可能存在结构重排。如果在Al2O3存在下

2、脱水不发生重排。当存在多种产物时，主要产物是（多取代的）稳定烯烃（Saytzev烯烃）。不同结构的醇进行脱水反应活性顺序是：叔醇>仲醇>伯醇，这与碳正离子稳定性顺序相一致。三、主要仪器与药品叔戊醇15.0g(18mL，0.17mol)，浓硫酸9mL，无水硫酸镁，10%氢氧化钠溶液2305或其他型号的气相色谱仪（配氢火焰离子化检测器），毛细管色谱柱（固定相：SE-30，担体：硅烷化白色担体；0.32×30M×0.5m），FJ-2000色谱工作站，或其它型号的色谱工作站、积分仪或记录仪，1uL微量进样器，高纯氮气（载气）和氢气，2-甲基-2-丁烯标样。四、实验步骤1

3、2-甲基-2-丁烯的制备在100mL的圆底烧瓶中加入18mL的水，在冰水冷却下，边振摇边往烧瓶中慢慢加入9mL浓硫酸。待溶液冷却后，边冷却边加入15g叔戊醇，充分摇振使之混合均匀(1)。加入几粒沸石，装配蒸馏装置，接收瓶浸在冷水中冷却。将烧瓶在电热套上小火缓慢加热至沸，继续以小火加热，直至烃类完全蒸出为止。馏出液转移至分液漏斗中，加入5mL10%氢氧化钠溶液，洗涤一次，再用等体积的水洗涤。分出有机相，用12g无水氯化钙干燥(2)。待溶液清亮透明后，滤入蒸馏瓶中，加入几粒沸石后用水浴分馏(5)，收集40以前的馏分于一已称重的小锥形瓶中。若蒸出产物浑浊，必须重新干燥后再蒸馏。产量78g。纯2-甲基

4、-2-丁烯的沸点为38.5，折光率nD20 1.3870。测定所合成2-甲基-2-丁烯的折光率，与文献数相比较。实验时间约需4小时。2气相色谱法测定2-甲基-2-丁烯的含量（1）开启仪器，设定实验操作条件。操作条件为：柱温110，气化温度为180，检测器温度185，载气流量50 mL/ min。（2）开启色谱工作站，进入“样品采集”窗口。（3）当色谱仪温度达到设定值后，氢火焰离子化检测器点火。待仪器的电路、气路系统达到平衡，工作站采样窗口显示的基线平直后即可进样。（4）测定环己烯样品：将实验中合成得到的环己烯用微量进样器吸取0.10.3L样品进样，用色谱工作站采集记录色谱数据并记录谱图文件名。

5、重复进样两次。（5）测定2-甲基-2-丁烯标样：在相同的条件下，吸取0.3L2-甲基-2-丁烯标样进样测定。用色谱工作站采集色谱数据，并记录谱图文件名。重复进样两次。（6）数据处理和记录：进入色谱工作站的数据处理系统，依次打开色谱图文件并对色谱图进行处理，同时记下各色谱峰的保留时间和峰面积。（7）实验完毕，用乙醚抽洗微量进样器数次，并关闭仪器和计算机。五、结果与讨论纯2-甲基-2-丁烯的沸点为82.98，折光率nD201.4465，测定所合成2-甲基-2-丁烯的折光率，与文献数相比较。将合成样品所测得色谱图中各峰的保留时间与2-甲基-2-丁烯标样的保留时间相比较，确定哪一个峰代表2-甲基-2-

6、丁烯，用归一化法计算合成样品中2-甲基-2-丁烯的含量。2-甲基-2-丁烯也可用2-甲基-2-氯丁烷脱氯化氢制得，试设计其反应步骤，比较二者的优缺点。六、注意事项1叔戊醇与硫酸溶液应充分混合，否则在加热过程中会局部炭化。2水层应尽可能分离完全，否则将增加无水氯化钙的用量，使产物更多的被干燥剂吸附而损失。这里用无水氯化钙干燥较合适，因为它还可除去少量叔戊醇（醇与氯化钙可生成配合物）。3产品是否清亮透明，是衡量产品是否合格的外观标准。因此在蒸馏已干燥的产物时，所用蒸馏仪器应充分干燥。4氢火焰离子化检测器的点火必须在色谱仪的柱温、检测器温度、进样温度达到设定值后方可进行。点火之后应检查点火是否成功。

7、5进样操作姿势是否正确，将影响实验结果的重复性。6所合成样品中还有叔戊醇、水等一些化合物，它们在检测器上的响应值与2-甲基-2-丁烯不同。严格说该样品的归一化法定量时应采用校正因子，即用公式%Ci = (mi / mi) × 100 = (fi Ai / fi Ai) × 100计算。但由于未对合成样品作全面的定性分析，不知道每一个色谱峰所代表的物质，因此无法求得它们的校正因子。故本实验用公式%Ci = (Ai / Ai) × 100计算2-甲基-2-丁烯的含量。7进样之前应用试样抽洗微量进样器数次，以保证进样器不受别的样品污染。进样之后，应用乙醚抽洗进样器数次，以防止其堵塞。七、思考题1叔戊醇和硫酸溶液需充分混合，为什么？2写出无水氯化钙吸后的化学方程式，为什么蒸馏前一定要将它过滤掉？3某同学产品浑浊，为什么？如何避免？4分别写出下列醇用浓硫酸及三氧化二铝脱水的产物。.3-甲基-1-丁醇；.3-甲基-2-丁醇；. 3，3-二甲基-2-丁醇。八、参考文献王清廉，沈凤嘉，有机化学实验 北京：高等教育出版社，1994年。九